Արդյունավետության ջերմաշարժիչ: Շարժիչի ջերմային արդյունավետությունը - ի բանաձեւը որոշելու համար

Որ աշխատանքը շատ տեսակի մեքենաների բնութագրում այնպիսի կարեւոր գործիչ որպես արդյունավետության ջերմաշարժիչ: Ինժեներները ամեն տարի ձգտում է ստեղծել ավելի առաջադեմ տեխնիկան, որ պակաս վառելիքի կտա լավագույն արդյունքները, օգտագործելով այն.

ջերմային շարժիչ սարքավորումներ

Նախքան դուք հասկանում եք, թե ինչ է արդյունավետությունը (արդյունավետություն), դուք պետք է հասկանալ, թե ինչպես է գործում այդ մեխանիզմը: Առանց գիտելիքների սկզբունքների դրա շահագործման չի կարող պարզել բնույթը այս ցուցանիշի. Ջերմաշարժիչ մի սարք, որը անում է աշխատանքը միջոցով օգտագործման ներքին էներգիայի. Ցանկացած ջերմաշարժիչ որը նորադարձների ջերմային էներգիա է մեխանիկական, ջերմային ընդլայնման օգտագործված նյութերի բարձր ջերմաստիճանների. Այն պինդ-պետական համակարգերը կարող են ոչ միայն փոխել ծավալը նյութի, այլ նաեւ ձեւավորել մարմնի. Ակցիան այդպիսի շարժիչը ենթակա է օրենքների թերմոդինամիկայի:

Սկզբունքը շահագործման

Որպեսզի հասկանանք, թե ինչպես է ջերմության շարժիչը, դա անհրաժեշտ է հաշվի առնել, որ հիմք իր դիզայնով. Շահագործման համար սարքի պահանջում է երկու մարմինների `մի տաք (Մարտկոցային) եւ ցուրտ (սառնարան, կենտրոնացված ջեռուցում): Սկզբունքը շահագործման ջերմային շարժիչների (արդյունավետության ջերմային շարժիչների) կախված է իրենց տեսակներով: Հաճախ, սառնարան ծառայում շոգի կոնդենսատոր եւ վառարան - ցանկացած տեսակի վառելիքի այրման է հնոցի. Արդյունավետությունը իդեալական ջերմաշարժիչ է հետեւյալ բանաձեւով.

Արդյունավետություն = (Tnagrev - Tholod.) / Tnagrev: x 100%:

Այս դեպքում, իրական շարժիչի արդյունավետությունը երբեք չի կարող գերազանցել ձեռք է սույն բանաձեւով. Բացի այդ, այս ցուցանիշը երբեք չի գերազանցի վերը նշված արժեքները: Է բարելավել արդյունավետությունը, ավելի հաճախ բարձրացնել եւ նվազեցնել ջերմաստիճանը Մարտկոցային ջերմաստիճանի սառնարան: Այդ երկու գործընթացների կսահմանափակվի փաստացի պայմանների սարքավորումների.

Արդյունավետություն ջերմաշարժիչ (բանաձեւ)

Շահագործման, շոգը շարժիչը գործողությունը տեղի է ունենում, քանի որ որտեղ գազի սկսում է կորցնել էներգիա եւ cooled է որոշակի ջերմաստիճանի. Վերջինս, որպես կանոն, մի քանի աստիճանով ավելի բարձր է, քան շրջապատող մթնոլորտում: Այս Cooler ջերմաստիճանը: Այդպիսի հատուկ սարք, որը նախագծված է սառեցման եւ հետագա խտացում արտանետումային գոլորշու. Որտեղ կան capacitors, երբեմն սառնարան ջերմաստիճանը ցածր շրջապատող ջերմաստիճանի.

Ջերմաշարժիչ մարմինը տաքացնելով եւ ընդլայնելով ի վիճակի չէ ուղարկել բոլոր իր ներքին էներգիան է անել աշխատանքը. Որոշ ջերմության կլինի փոխանցվում է սառնարան հետ միասին արտանետման գազերի կամ գոլորշու. Այս մասն է ջերմության են ներքին էներգիայի , որը անխուսափելիորեն կորցրել. Աշխատանքային հեղուկ ժամանակ այրման վառելիքի կողմից Մարտկոցային ստանում է որոշակի քանակությամբ ջերմային Q _1: Այսպիսով, այն կատարում է մեկ այլ աշխատանքային A, որի ընթացքում փոխանցում մասն է սառնարան ջերմության: Q ₂ 1:

Շարժիչի արդյունավետությունը բնութագրում արդյունավետության էներգիայի փոխակերպման եւ փոխանցման: Այս ցուցանիշը հաճախ չափվում է որպես տոկոսային. Արդյունավետություն բանաձեւը:

η * A / Qx100%, որտեղ Q - ծախսել էներգիայի, եւ մի օգտակար աշխատանք:

Հիման վրա օրենքի էներգիայի պահպանման, մենք կարող ենք եզրակացնել, որ արդյունավետությունը միշտ ավելի քիչ է, քան միասնության: Այլ կերպ ասած, լավ աշխատանքը երբեք չի լինի ավելի, քան այն տեւել է իշխանությունը:

Շարժիչի արդյունավետության - ի հարաբերակցությունը օգտակար էներգիայի աշխատանքի հաղորդում է վառարանի մոտ: Այն կարող է ներկայացվել որպես բանաձեւով:

η = (Q ₁ -Q ₂₎ / Q _1, ուր Q ₁ - ջերմային ստացված Մարտկոցային, եւ Q ₂ - է տալ սառնարան:

Աշխատանքային ջերմաշարժիչ

Որ աշխատանքները կատարվել են ջերմաշարժիչ, որը հաշվարկվում է հետեւյալ բանաձեւով.

A = | Q _H | - | Q _X |, որտեղ Ա - աշխատանքներ, Q _H - գումարը ջերմության ստացված վառարան, Q _X - ջերմության քանակը տրվում դուրս Cooler.

Արդյունավետություն ջերմաշարժիչ (բանաձեւ):

| Q _H | _{- | Q X |) / |} Q H | = 1 _{- | Q X | / | Q} H |

Նա հանդիսանում հարաբերակցությունը աշխատանքի, որ ստիպում է շարժիչը չափով ջերմության արտադրված: Մասն է ջերմային էներգիայի կորել է այս ընթացքում փոխանցել.

Carnot շարժիչը

Իսկ առավելագույն արդյունավետությունը ջերմային շարժիչը նկատվում է սարքում Carnot: Դա պայմանավորված է այն հանգամանքով, որ այս համակարգը կախված է միայն բացարձակ ջերմաստիճանի վառարան (th) եւ cooler (TX): Արդյունավետություն ջերմաշարժիչ գործում, ըստ ՀՀ Carnot ցիկլի որոշվում է հետեւյալ բանաձեւով `

(TN - Tx) / TN = - Tx - TN.

Օրենքները Թերմոդինամիկայի է հաշվարկել թույլատրելի առավելագույն արդյունավետությունը, որը հնարավոր է: Է առաջին անգամ, այս ցուցանիշը հաշվարկվում է ֆրանսիացի գիտնական եւ ինժեներ Սադի Carnot: Նա հորինել է մի ջերմային շարժիչ, որը շահագործում է իդեալական գազի. Նա աշխատում է մի փուլի 2 isotherms եւ 2 տաքացնում: Ինչպես է այն աշխատում է բավականին պարզ է, որ նավը հետ գազի վառարանի միջոցով մատակարարվում կոնտակտ, այնպես, որ աշխատանքային հեղուկ ընդլայնում isothermally: Այս դեպքում այն գործում է եւ ձեռք է բերում որոշակի քանակությամբ ջերմության. Այն բանից հետո, նավի անջատել: Չնայած դրան, որ գազի շարունակում է ընդլայնել, բայց adiabatically (առանց ջերմության փոխանակման միջավայրում): Այս անգամ, նրա ջերմաստիճանը նվազում է սառնարան կատարման. Այս պահին գազի, որը դիմել է մի կոնդենսատոր, որով դա տալիս է որոշակի քանակությամբ ջերմության ժամանակ isometric կծկում: Ապա մեկուսացնել նավը կրկին. Երբ գազը adiabatically սեղմվել է բուն պետության եւ ծավալի:

տեսակ

Այսօր կան բազմաթիվ տեսակներ Ջերմային շարժիչներով, որոնք գործում են տարբեր սկզբունքների եւ տարբեր վառելիքի. Նրանք բոլորն ունեն իրենց արդյունավետությունը: Դրանք ներառում են հետեւյալը.

• ներքին այրման շարժիչ (մխոց), որը հանդիսանում է մի մեխանիզմ, որտեղ վառվում մասը վառելիքի քիմիական էներգիայի փոխակերպվել մեխանիկական էներգիայի: Նման սարքերը կարող են լինել գազի եւ հեղուկ. Տարբերակել 2 - եւ 4-կաթված շարժիչները: Նրանք կարող են ունենալ պարտականությունը ցիկլը շարունակական շահագործման. Նմանությամբ է պատրաստման նման վառելիքի խառնուրդների են carbureted շարժիչներ (արտաքին խառնուրդ ձեւավորման) եւ դիզելային (ներքին): Ըստ տեսակի էներգիայի Փոխարկիչ բաժանվում են մխոց, ռեակտիվ, տուրբինի եւ համակցված: Արդյունավետությունը նման մեքենաների չի գերազանցում թիրախ 0.5.

• Stirling շարժիչը մի սարք, որի աշխատանքային հեղուկ է սահմանափակվում տարածության. Դա մի տեսակ արտաքին այրման շարժիչը: Սկզբունքը իր գործունեության հիմնված է պարբերական սառեցման / ջեռուցման մարմնի էներգետիկ եկամտաբերության փոփոխության պատճառով իր ծավալով: Սա մեկն է առավել արդյունավետ շարժիչների.

• տուրբին (ՌՈՏԱՐԻ) շարժիչի հետ արտաքին այրման վառելիքի. Նման բույսերը գտնվում են ամենատարածված ջերմային էլեկտրակայանների:

• տուրբինի (ռոտոր), ներքին այրման շարժիչը, որը օգտագործվում է ջերմային էլեկտրակայանների պիկ ռեժիմում. Ոչ այնքան, որքան տարածված, որքան մյուսները:

• Turbinovintovoy շարժիչը շնորհիվ որոշ պտուտակներ ստեղծում հարված: Մնացածը նա ստանում է այն պատճառով, որ արտանետման գազերի. Նրա կառույցը պտտվող շարժիչը (գազատուրբինային), լիսեռ, որը հրել շարժիչներ:

Այլ տեսակի ջերմության շարժիչների

• հրթիռային, Turbojet եւ ռեակտիվ շարժիչներ, որոնք ձեռք բերված հարված պայմանավորված է ազդեցության արտանետվող գազերի.

• Պինդ պետական կրիչներ օգտագործվում են որպես կարծր վառելիքով: Շահագործման, դա չի փոխել իր ծավալը, եւ ձեւավորել. Երբ գործում կիրառվող սարքավորումների չափազանց փոքր է ջերմաստիճանի տարբերությունը:

Քանի որ կարող է բարձրացնել արդյունավետությունը

Անկախ նրանից, թե արդյունավետության բարձրացման մի ջերմաշարժիչ հնարավոր. Այս հարցի պատասխանը պետք է փնտրել թերմոդինամիկայի. Այն ուսումնասիրում է փոխադարձ վերափոխման տարբեր տեսակի էներգիայի. Այն արդեն հաստատվել է, որ դա անհնար է փոխարկել բոլոր մատչելի ջերմային էներգիան էլեկտրական, մեխանիկական եւ մ. Ն. Համար, այս փոխակերպելու դրանք ջերմության տեղի է ունենում առանց որեւէ սահմանափակումների. Դա հնարավոր է պայմանավորված է այն հանգամանքով, որ բնությունը ջերմային էներգիայի հիման վրա խանգարման (քաոսային) միջնորդությամբ մասնիկների.

Որ ուժեղ մարմինը warmed է, այնպես որ, պետք է տեղափոխել դրա բաղադրիչ մոլեկուլները ավելի արագ. Միջնորդությունը մասնիկների կդառնա ավելի անկայուն է: Դրա հետ մեկտեղ, բոլորն էլ գիտեն, որ այդ կարգը կարող է հեշտությամբ վերածվել քաոսի, որը շատ դժվար է կազմակերպել: